Texte PDF - Les Presses agronomiques de Gembloux

B A
S E Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2010 14(2), 369-378 Le Point sur :
Étude des salives de pucerons : un préalable au
développement de nouveaux bio-insecticides
Nicolas Harmel, Éric Haubruge, Frédéric Francis
Univ. Liège - Gembloux Agro-Bio Tech. Unité d’Entomologie fonctionnelle et évolutive. Passage des Déportés, 2.
B-5030 Gembloux (Belgique). E-mail : harmelnico@gmail.com
Reçu le 4 juin 2009, accepté le 17 septembre 2009.
Les pucerons, insectes ravageurs majeurs des forêts, des cultures céréalières, légumières, maraichères, fruitières et ornementales,
sont combattus essentiellement avec des insecticides de synthèse. En raison de l’effet nocif de ces derniers sur l’environnement
et du développement de populations de pucerons résistants, il est primordial d’adopter des alternatives de lutte. La salive des
insectes joue un rôle crucial dans leur alimentation. Elle contient une grande variété de composés dont la spécificité d’action
permet de disséquer certains mécanismes physiologiques qui régissent les interactions entre l’insecte et son hôte. Certains
composés induisent les défenses de leur hôte et sont considérés comme des outils prometteurs dans la lutte contre les insectes
ravageurs. Une des stratégies envisageables repose sur la recherche et la valorisation de substances présentes dans la salive
des pucerons. Cette approche a surtout été développée chez les insectes hématophages. L’état des connaissances sur la salive
des pucerons est exposé dans cet article en parallèle avec les informations disponibles sur la salive des insectes phytophages
broyeurs et des insectes hématophages.
Mots-clés. Puceron, moustique, salive, glande salivaire, éliciteur, enzyme.
Study of aphid saliva: a prerequisite to new bio-insecticides development. Aphids, major insect pests of forests, cereal,
vegetable, fruit and ornamental crops, are controlled mainly by synthetic insecticides. However, due to the adverse effects
of these ones on the environment and the development of resistant populations of aphids, it is essential to adopt alternative
control. Aphid saliva plays a key role during insect feeding. It contains a wide variety of compounds whose specificity of
action allows to dissect some physiological mechanisms that govern the interactions between the insect and its host. Some
identified compounds were found to induce defences of their host and are therefore considered promising tools in the fight
against insect pests. One of the possible strategies is based on research and recovery of substances found in aphid saliva. This
approach has been developed especially in hematophagous insects such as mosquitoes. The current state of knowledge about
aphid saliva is discussed in this article in parallel with saliva of chewing phytophagous and hematophagous insects.
Keywords. Aphid, mosquito, saliva, salivary gland, elicitor, enzyme.
1. Introduction
La salive est un liquide biologique sécrété par les
glandes salivaires (GS). Chez l’homme, elle est
constituée d’eau à 98 % et contient également des
électrolytes, du mucus, des composés antibactériens et
diverses protéines enzymatiques (Dodds et al., 2005).
Elle participe à l’humidification des muqueuses,
prépare les aliments à la digestion, possède un rôle
antiseptique et constitue une réelle interface avec
l’environnement extérieur (Dodds et al., 2005).
Depuis plusieurs années se sont développés des
projets couplant les techniques de protéomique et de
transcriptomique et visant à constituer un véritable
catalogue des protéines salivaires humaines (Hu et al.,
2006), le but étant d’identifier parmi celles-ci des
biomarqueurs de maladies (Xie et al., 2005 ; Baldini
et al., 2008). À ce titre, plusieurs protéines se sont
révélées être impliquées dans le développement de
cancers et de tumeurs, si bien que certains chercheurs
avancent que des tests salivaires pourraient, dans le
futur, remplacer la traditionnelle prise de sang (Denny
et al., 2008 ; Xie et al., 2008).
La salive des insectes est également au centre
des préoccupations scientifiques. Cette matrice est
impliquée dans divers processus comme la digestion,
l’entretien des pièces buccales, l’équilibre hydrique et
la transmission de pathogènes (Musser et al., 2005).
Elle peut induire la répulsion des prédateurs des
insectes qui la produisent, peut posséder une activité
antimicrobienne et peut permettre de contourner les
défenses de l’hôte (Musser, 2005).

370 Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2010 14(2), 369-378 Harmel N., Haubruge é. & Francis F.
Certains insectes phytophages sont munis de pièces
buccales piqueuses-suceuses comme les pucerons ou
de pièces buccales broyeuses comme les chenilles de
Lépidoptères. Ils sont fortement dommageables pour
une multitude d’espèces végétales. Depuis 400 millions
d’années de coévolution avec les plantes, les insectes
ont développé divers mécanismes de résistance
pour faire face aux défenses naturelles des plantes
(Després et al., 2007). De plus, l’utilisation massive
des insecticides a également conduit à la sélection de
populations résistantes à ces substances (Davies et al.,
2008). Comme la découverte et le développement
de nouveaux insecticides chimiques sont désormais
en nette diminution, il reste peu d’alternatives pour
lutter contre ces insectes. Le constat est le même en
ce qui concerne les insectes hématophages (comme
les moustiques) dont les effets sont dramatiques sur
la santé humaine (Li et al., 2007). Consciente de cette
problématique, la communauté scientifique a adopté
une stratégie de développement de moyens de lutte
biologique. À ce titre, Harmel et al. (2008a) ont résumé
ces différents moyens de lutte biologique contre les
pucerons. Parmi ces moyens, l’étude de la salive
des insectes se révèle être d’une importance capitale
autant dans le domaine agronomique que médical avec
la recherche et l’identification d’éliciteurs de défenses
végétales chez les insectes phytophages et d’allergènes
chez les insectes hématophages.
L’étude de la salive des insectes et l’identification
des composés qu’elle contient permettent de
comprendre les interactions que ces organismes
exercent avec leur hôte. À ce titre, cet article exposera
dans un premier temps les avancées réalisées dans
l’étude de la salive des insectes hématophages. La
salive des insectes phytophages sera ensuite traitée en
évoquant les cas des insectes munis de pièces buccales
broyeuses et celui des pucerons, insectes qui, bien que
phytophages, partagent de nombreux points communs
avec les insectes hématophages, notamment au niveau
de leur capacité à moduler les réponses de défenses de
leur hôte.
2. Salive des insectes hématophages
De par l’impact négatif que les insectes hématophages
exercent sur les vertébrés et le manque de moyens de
lutte réellement efficaces, de nombreuses études visent
à identifier leurs protéines salivaires. La majorité de
ces recherches se sont concentrées sur les moustiques
qui constituent un modèle en entomologie médicale.
Les femelles exercent des dommages directs par
leurs piqûres mais également indirects en véhiculant
de nombreux pathogènes transmissibles à l’homme
comme le paludisme, parasitose due à un protozoaire
du genre Plasmodium transmis par la piqûre de femelles
d’Anopheles (Dinglasan et al., 2008). La salive est
injectée à plusieurs reprises durant la pénétration
des pièces buccales dans la peau de l’hôte jusqu’aux
capillaires sanguins. Différents composants salivaires
induisent une anesthésie locale et empêchent le sang
de coaguler dans la trompe.
La salive des moustiques contient un mélange
de molécules qui inhibent et inactivent différentes
composantes de la réponse hémostatique de l’hôte
ainsi que les réactions inflammatoires produites
par la piqûre pour faciliter l’ingestion de sang. Des
composés anticoagulants et antiplaquettaires ainsi que
des vasodilatateurs ont été identifiés dans les GS des
moustiques. Ces composés accroissent le fitness des
moustiques en augmentant la vitesse à laquelle le sang
est trouvé et prélevé et en réduisant la probabilité d’être
tué par leur hôte pendant qu’ils se nourrissent (Ribeiro
et al., 2003). Certains composés affectent également
la transmission de parasites par leurs vecteurs et
devraient, à terme, servir de cibles pour des vaccins
contre ces maladies (Dinglasan et al., 2008). Les GS
des moustiques contiennent, entre autres, des enzymes
associés à la digestion des sucres (avec les maltases,
glucosidases et amylases) (Calvo et al., 2004), du
lysozyme qui a un rôle de défense antibactérien
(Paskewitz et al., 2008), des endonucléases qui
réduisent la viscosité du sang créée par la libération
d’acide désoxyribonucléique (ADN) de l’hôte au
niveau du site de piqûre (Calvo et al., 2006), des
aspyrases et d’autres protéines antiplaquettaires qui
inhibent l’agrégation des plaquettes (Champagne et
al., 1995 ; Yoshida et al., 2008). Certaines protéines
salivaires de moustiques ont un effet négatif sur
ce dernier comme, par exemple, les chitinases qui
induisent l’élicitation de la réponse inflammatoire
des éosinophiles, cellules sanguines ayant un rôle
dans le système immunitaire, suivie de la production
d’anticorps dans l’hôte (Owhashi et al., 2007).
La plupart de ces composés salivaires ont
été identifiés par des études visant à dresser le
transcriptome et le protéome des GS de plusieurs
espèces de moustiques adultes femelles. Il a ainsi
été possible d’identifier de nouveaux transcrits
associés à la nutrition des moustiques et de nouvelles
séquences protéiques et peptidiques salivaires
potentielles (Valenzuela et al., 2002 ; 2003). Disposer
de banques de données contenant de telles séquences
est un préalable à l’établissement de profils en
protéines salivaires des moustiques, à l’étude de leurs
caractéristiques et propriétés, à la vérification de leurs
rôles et au développement de stratégies visant à les
bloquer. Le rôle de certaines de ces protéines a été
étudié en bloquant leur expression par la technique de
l’acide ribonucléique interférence (ARNi), technique
consistant à introduire un ARN simple ou double
brin qui interfère avec un ARN messager spécifique

étude des salives de pucerons 371
conduisant à sa dégradation et à la diminution de sa
traduction en protéine (Boisson et al., 2006).
3. Salive des insectes phytophages
Les mécanismes de défense de la plante sont enclenchés
suite à la perception de deux types de stimuli : l’un est
mécanique, il s’agit de la blessure mécanique provoquée
par l’insecte phytophage, l’autre est chimique, il s’agit
de l’éliciteur présent dans la salive de l’insecte (Walling,
2000). Quand l’insecte se nourrit au détriment d’une
plante, il la blesse. L’étendue de cette blessure dépend
du régime alimentaire de l’insecte, lui-même fonction
du type de pièces buccales de l’insecte. Un insecte
piqueur-suceur (comme un puceron), en insérant son
stylet dans la feuille, endommage beaucoup moins les
tissus du végétal qu’un insecte broyeur (Walling, 2000)
(Figure 1). Les éliciteurs sont des composés chimiques
capables d’induire des changements physiologiques
chez l’organisme vivant visé, une plante dans notre cas
(Zhao et al., 2005). De tels composés ont été identifiés
dans les sécrétions orales (SO) de plusieurs espèces
d’insectes broyeurs (Tableau 1).
3.1. Insectes broyeurs et éliciteurs
Les éliciteurs identifiés chez les insectes broyeurs
appartiennent à deux groupes : celui des dérivés
A. Insecte piqueur-suceur B. Insecte broyeur
phloème
Figure 1. Mode d’alimentation des insectes phytophages
(figure modifiée d’après de Vos et al., 2007) — Feeding
style of phytophagous insects (figure modified according to
de Vos et al., 2007).
A : les pucerons (insectes piqueurs-suceurs) insèrent dans les
tissus de la plante leurs stylets qui progressent entre les cellules
jusqu’à atteindre le phloème, site de prise alimentaire — aphids
(piercing-sucking insects) insert in plant tissues their stylets that
follow a pathway between cells to the phloem, their feeding site ;
B : les chenilles (insectes broyeurs) mastiquent et lacèrent les
tissus végétaux avec leurs puissantes mandibules — caterpillars
(chewing insects) chew and tear plant tissues with their strong
mouthparts.
d’acides gras avec les amides de l’acide linolénique –
parmi lesquels figurent le N-[17-hydroxylinolenoyl]-
L-glutamine (aussi appelé volicitine) (Alborn et al.,
1997), le N-linolenoyl-L-glutamine (Lait et al.,
2003) et d’autres dérivés de structure très proche –
et les caeliférines (Alborn et al., 2007) et celui des
composés protéiques avec deux enzymes lytiques – la
β-glucosidase (Mattiaci et al., 1995) et la glucose
oxydase (GOX) (Eichenseer et al., 1999) – et un
peptide, l’inceptine (Schmelz et al., 2007).
Parmi les amides de l’acide linolénique, la
volicitine demeure l’éliciteur le plus étudié. Elle a été
pour la première fois isolée des SO de chenilles de
Spodoptera exigua (Hübner) (Alborn et al., 1997). Elle
active, quand elle entre en contact avec des feuilles
endommagées de maïs, la biosynthèse de novo de
composés volatils organiques (COV) attractifs pour
Cotesia marginiventris (Cresson), une guêpe qui
parasite les chenilles phytophages. Ces COV servent
ainsi de signal de défense pour les plants de maïs et
agissent comme des synomones en ayant un rôle
positif aussi bien pour l’espèce émettrice que l’espèce
réceptrice (Alborn et al., 1997).
Les plantes sont capables d’émettre des bouquets
de COV spécifiques des chenilles phytophages qui les
attaquent et attractifs pour les prédateurs et parasitoïdes
de ces derniers (De Moreas et al., 1998 ; Mori et al.,
2001). Ainsi, la volicitine et d’autres dérivés d’acides
gras présentant une structure très proche de celle-ci ont
été identifiés dans les SO d’autres espèces de chenilles
de Lépidoptères (Tumlinson et al., 2005) (Tableau 1).
Une question importante persiste : pourquoi un
insecte phytophage produit-il un composé qui induit,
chez sa plante hôte, des réponses de défense qui lui sont
défavorables ? Spiteller et al. (2000) suggèrent que la
volicitine serait produite par la microflore intestinale
de l’insecte et fonctionnerait comme surfactant pour
faciliter la digestion. Ainsi, la volicitine aurait un rôle
dans le métabolisme de l’insecte et la plante l’aurait
exploitée à ses propres fins (Gatehouse, 2002).
Les caeliférines représentent la seule catégorie
d’éliciteurs salivaires identifiés chez des insectes
phytophages appartenant à un ordre autre que celui des
Lépidoptères, à savoir celui des Orthoptères (Alborn
et al., 2007) (Tableau 1).
La β-glucosidase a été isolée des SO des chenilles de
Pieris brassicae L. (Mattiaci et al., 1995). Des feuilles
de choux blessées mécaniquement et traitées ensuite
avec la salive de l’insecte libèrent un bouquet de COV
attractifs (synomones) pour Cotesia glomerata L., un
parasitoïde de P. brassicae. L’enzyme cliverait les
liaisons entre les COV et les sucres, ce qui entrainerait
la libération de COV libres.
Eichenseer et al. (1999) ont identifié la GOX dans
les SO de Helicoverpa zea Boddie. Musser et al.
(2002) ont montré que des feuilles de tabac blessées

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Tableau 1. Structure des éliciteurs salivaires d’insectes dérivés d’acides gras et induisant les défenses des plantes — Structure
of insect salivary fatty acid amides that have been shown to elicit plant defences.
SE : Spodoptera exigua ; HV : Heliothis virescens ; MS : Manduca sexta ; SA : Schistocerca americana.
mécaniquement et traitées avec de la GOX voyaient
leur induction de nicotine significativement réduite en
comparaison avec des plants de tabac blessés et traités
avec une GOX inactive. Cette nicotine est considérée
comme allomone : elle exerce un effet positif pour
l’espèce émettrice et négatif pour l’espèce réceptrice.
Des résultats similaires ont été obtenus en utilisant
des chenilles dont les GS labiales ont été cautérisées
(Musser et al., 2006). La GOX induit également une
diminution de la transcription de gènes codant pour
des enzymes à la base de la voie de biosynthèse des
terpénoïdes (synomone) chez le tabac (Bede et al.,
2006) et une diminution du contenu des feuilles de
tomate en inhibiteurs de trypsine (allomone) (Musser
et al., 2005).
L’inceptine est un peptide retrouvé dans les SO de
Spodoptera frugiperda J.E. Smith qui induit l’émission
de COV attractifs pour les chenilles néonates de la
même espèce par des plants de Vigna unguiculata (L.)
Walp. (Schmelz et al., 2007 ; Carrol et al., 2008). Ces
COV agissent comme des kairomones en induisant
un effet négatif pour l’espèce émettrice et positif pour
l’espèce réceptrice. La GOX et l’inceptine sont deux
éliciteurs avec un rôle positif pour l’insecte qui les
produit.
3.2. Particularités des pucerons
Les pucerons sont des ravageurs fortement
dommageables pour de nombreuses espèces végétales.
Leurs stylets pénètrent l’épiderme de la plante et
les cellules du parenchyme pour atteindre les tissus
phloémiens et prélever le phloème dont les pucerons se
nourrissent. Ils occasionnent des dégâts directs moins
marqués que les insectes phytophages munis de pièces
buccales broyeuses (Walling, 2000) (Figure 1). Par
contre, ils sont responsables de dégâts indirects assez
importants en véhiculant des virus phytopathogènes.
Le contact entre le puceron et le végétal se fait
essentiellement par l’intermédiaire de la salive de
l’insecte. Étudier cette matrice permet de décortiquer
les évènements qui séparent l’entrée du puceron dans
la plante et la prise alimentaire phloémienne.
Le puceron doit faire face aux propriétés du phloème
et aux réactions qui s’y déroulent avec notamment des
protéines qui coagulent dans les éléments de vaisseau
et dans le stylet du puceron (Tjallingii, 2006). Il semble
que la salive aqueuse de l’insecte joue un rôle important
pour empêcher cette obstruction. Cette salivation, qui
intervient avant toute ingestion de phloème, se ferait
en quatre périodes (Figure 2). Durant la première, la
salivation gélifiante (1) forme un manchon de salive
autour des stylets du puceron entre les cellules des
tissus végétaux pour limiter le contact direct du stylet
avec l’apoplaste de la plante. Les trois autres périodes
font intervenir une salivation aqueuse tout d’abord
pendant les piqûres brèves intracellulaires (2), ensuite
dans les vaisseaux du phloème (3) et enfin à partir de la
sève déjà ingérée (4) (Tjallingii, 2006).
À ce jour, aucun éliciteur n’a été identifié dans
la salive des pucerons. Cependant, plusieurs indices
montrent que ces ravageurs sont capables d’induire et
de manipuler les défenses de leur hôte. Par exemple, des
plants de pomme de terre infestés par des pucerons, des

étude des salives de pucerons 373
4
labium du
puceron
plante
épiderme mésophylle phloème
(CC) (TC)
1 2
Figure 2. Les phases de salivation du puceron dans la
plante — Salivation periods during plant penetration by
aphids (Tjallingii, 2006).
Les quatre types de salivation sont excrétés par le canal salivaire
du puceron — The four types of salivations are excreted by the
aphid salivary duct. La salive gélifiante (1) enveloppe les stylets
à la manière d’une gaine lors de leur progression intercellulaire.
Les trois autres salivations sont liquides. La salivation (2) est
intracellulaire le long des stylets. Les salivations (3) et (4)
interviennent quand les extrémités des stylets se trouvent dans les
TC. La salivation (3) est une salivation primaire qui a lieu dans les
TC du phloème. La salivation (4) (en pointillés le long du stylet)
est une salivation secondaire. Cette salive n’atteint pas la plante
mais est directement mélangée au phloème et est refoulée dans
le canal alimentaire (fermé lors des autres phases) en raison de
la haute pression hydrostatique exercée dans les TC — Gelling
saliva (1) forms a sheath that envelops the stylets along the track
in the plant tissue intercellularly. The three other periods are
watery, non-gelling salivation. The intracellular salivation (2)
occurs along the stylets. Both salivations (3) and (4) occur when
the stylet tips are in the sieve element. Salivation (4) is a primary
secretion in sieve elements. Salivation (4) (dotted long black
arrow in stylet) is a secondary secretion. This saliva will not reach
the plant; rather it is immediately mixed with the phloem sap that
is forced into the food canal (closed during the other phases) by
the high hydrostatic pressure in the sieve elements ; CC : cellules
compagnes — companion cells ; TC : tubes criblés — sieve
elements.
insectes broyeurs ou blessés mécaniquement libèrent
des bouquets de COV différents et présentent des profils
en oxylipines différents (Harmel et al., 2007 ; Gosset
et al., 2009). Les pucerons minimisent la réponse
à la blessure normalement induite par les insectes
broyeurs (Thompson et al., 2006). Face aux pucerons,
la plante induit l’expression de gènes inefficaces
comme moyen de défense (les gènes régulés par le
salicylate) et inactive l’expression de gènes efficaces
comme moyen de défense (les gènes régulés par le
jasmonate) (Zhu-Salzman et al., 2005). À l’opposé de
cette manipulation des défenses végétales, les pucerons
induisent des modifications dans la structure de la paroi
cellulaire des plantes, ce qui a pour effet de renforcer
les barrières dressées contre les insectes qui sondent
3
stylet
les tissus végétaux (Voelckel et al., 2004 ; Qubbaj
et al., 2005). Comme les dégâts mécaniques engendrés
par les pucerons sont limités, leur salive joue un rôle
prépondérant dans ces phénomènes.
Les protéines de la salive des pucerons sont de deux
types : structurelles et enzymatiques. Les protéines
structurelles interviennent dans la phase de salivation
gélifiante. Les enzymes salivaires sont soit des
hydrolases (pectinases, cellulases et oligosaccharases),
soit des enzymes d’oxydation et de réduction (phénol
oxydase, glucose oxydase et peroxydases) (Tableau 2).
Les phénoloxydases oxyderaient les polyphénols
de la plante en quinones. La pénétration du stylet du
puceron dans la plante cause l’accumulation de ces
polyphénols et surtout de la catéchine, certainement
comme réaction de défense de la plante. On ne sait
cependant pas quel avantage tire le puceron de cette
excrétion de phénoloxydase. Certains suggèrent une
détoxication des phénols (Cherqui et al., 2000). Comme
il semble qu’il n’y ait pas d’ingestion substantielle
de fluides de la plante pendant la formation de salive
gélifiante (salive dans laquelle on observe cette
activité), cette explication est discutable (Cherqui et
al., 2000). La peroxydase, une autre oxydoréductase,
utilise le H 2
O 2
(une des formes activées de l’oxygène)
pour oxyder les phénols et d’autres dérivés aromatiques
(Urbanska et al., 1998).
Il a été suggéré que les pectinestérases et les
polygalacturonases avaient une importance majeure
lors de la pénétration du stylet entre les cellules
en dissolvant la pectine de lamelle médiane. Par
microscopie électronique en transmission, il a été
montré que les stylets suivaient les parois secondaires
des cellules en pénétrant entre les couches de cellulose
et non via la lamelle. Les pectinases pourraient
dégrader les substances pectiques entre les fibres de
cellulose et hémicellulose mais le stylet semble aller
plus vite que ce que permet l’activité. Les pectinases
pourraient conduire à des fragments de pectines qui
pourraient agir comme éliciteurs (Cherqui et al., 2000).
Les pectines sont des polymères de polysaccharides
acides. Plusieurs poly- et oligosaccharides (comme la
chitine et le chitosan) et leurs fragments (comme les
chitooligosaccharides) sont connus comme éliciteurs
chez Phytophthora sojae Kaufmann & Gerdeman,
Phytophthora megasperma Drechsler et Pyricularia
oryzae Cavara (Zhao et al., 2005).
Les enzymes salivaires des pucerons interviennent
certainement dans la détoxication des défenses de la
plante, leur rôle devant encore être précisé. Il est à
noter que, jusqu’ici, nous n’avons parlé que d’enzymes
identifiés par leur activité. Un lien hypothétique a été
établi entre ces activités enzymatiques et leur effet
sur la plante mais aucune étude n’a pu le confirmer.
Vérifier l’effet d’un éliciteur salivaire potentiel d’un
insecte broyeur se fait en appliquant ce composé sur une

374 Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2010 14(2), 369-378 Harmel N., Haubruge é. & Francis F.
Tableau 2. Liste des activités enzymatiques détectées dans la salive des pucerons — List of enzymatic activities detected in
aphid saliva.
Enzyme activité détectée (D) Espèce de puceron référence
(nomenclature EC) ou non détectée (ND)
α-amylase (EC 3.2.1) ND AP, TT Madhusudhan et al., 1998
Invertase (EC 3.2.1.26) ND ME, MP, NR, AF Miles et al., 1991
Catalase (EC 1.11.1.6) ND AP, TT Madhusudhan et al., 1998
Catechol oxydase D AP, TT Madhusudhan et al., 1998
(EC 1.10.3.1) D ME, MP, NR, AF Miles et al., 1991
D MR Peng et al., 1991
D SA Urbanska et al., 1998
D SA Guo et al., 2006
D SG, AP, MP Cherqui et al., 2000
Peroxydase D SA Urbanska et al., 1998
(EC 1.11.1.7) D SG, AP, MP Cherqui et al., 2000
D MR Peng et al., 1991
D AG, MR, MP Miles et al., 1989
ND DN Ni et al., 2000
Polygalacturonase D AP, TT Madhusudhan et al., 1998
(EC 3.1.1.15) D SA Guo et al., 2006
D SG Ma et al., 1990
D SG, AP, MP Cherqui et al., 2000
Pectinestérase D AP, TT Madhusudhan et al., 1998
(EC 3.1.1.11) D SG Ma et al., 1990
D SG, AP, MP Cherqui et al., 2000
Cellulase D SA Guo et al., 2006
(EC 3.2.1.4) D DN Ni et al., 2000
ND RPa Ni et al., 2000
ND SG, AP, MP Cherqui et al., 2000
Alkaline phosphatase ND Rpo, AG Funk, 2001
(EC 3.1.3.1)
Protéinase ND SG, AP, MP Cherqui et al., 2000
Glucose oxydase
(EC 1.1.3.4) D MP Harmel et al., 2008b
AP : Acyrthosiphon pisum ; TT : Therioaphis trifolii ; ME : Macrosiphon euphorbiae ; MP : Myzus persicae ; NR : Nasonovia ribisnigri ;
AF : Aphis fabae ; MR : Macrosiphum rosae ; SA : Sitobion avenae ; SG : Schizaphis graminum ; DN : Diuraphis noxia ; RPa :
Rhopalosiphum padi ; RPo : Rhodobium porosum ; AG : Aphis gossypii.
blessure mécanique occasionnée par l’expérimentateur
à une plante. Comme l’insecte broyeur occasionne
naturellement de telles blessures, aucun biais n’est
introduit dans l’étude. Il n’en est pas de même pour
étudier l’effet d’un composé salivaire de pucerons sur
les défenses des plantes où l’effet d’une même blessure
mécanique sur les défenses des plantes masquerait
celui du puceron (Zhu-Salzman et al., 2005).
À ce jour, seules deux études ont permis d’associer
une fonction à une protéine salivaire de puceron. Will
et al. (2007) ont montré que deux protéines salivaires
du puceron Megoura viciae Buckton avaient la capacité
d’empêcher in vitro l’occlusion des tubes criblés (TC)
du tissu phloémien de plants de fève en modifiant la
conformation des forisomes. Les forisomes sont des
inclusions protéiques dont la conformation passe d’un
état contracté (en-dessous d’un seuil de concentration
en calcium) qui obstrue les TC à un état dispersé
(au-dessus d’un seuil de concentration en calcium) qui
n’obstrue pas les TC. Ces protéines salivaires possèdent
des domaines de liaison au calcium. La deuxième
expérience a montré que, une fois la traduction de
la protéine salivaire C002 fortement diminuée par
ARNi, le puceron Acyrthosiphon pisum Harris passait
beaucoup moins de temps en contact avec le phloème
et que sa durée de vie était réduite de 8 jours (Mutti
et al., 2006 ; 2008).
On en est à peine à comprendre comment le puceron
manipule les défenses de la plante. C’est pourquoi les
efforts actuels se concentrent sur la caractérisation de la
salive des pucerons aux niveaux du transcriptome et du
protéome. L’établissement d’une banque de marqueurs

étude des salives de pucerons 375
de séquences exprimées (préalable au séquençage et à
l’annotation du génome) de GS du puceron A. pisum a
conduit à l’identification de plusieurs transcripts. Parmi
ceux-ci, il s’est révélé que la protéine C002 codée par le
transcrit le plus abondant dans les GS d’A. pisum était
nécessaire à la survie du puceron (Mutti et al., 2006 ;
2008). La constitution de telles banques de données est
également à la base de l’identification des protéines
salivaires des pucerons Myzus persicae Sulzer (Harmel
et al., 2008b) et A. pisum (Carolan et al., 2009). Ces
deux études ont permis d’identifier une enzyme de
conversion de l’angiotensine (métalloprotéase M2),
une métalloprotéase M1, un marqueur de sénescence
30 (régucalcine) et une glucose-méthanol-cholineoxydoréductase
dans la salive de A. pisum (Carolan
et al., 2009) et une glucose oxydase, une glucose
déhydrogénase, une NADH déhydrogénase, une
α-glucosidase et une α-amylase dans la salive de
M. persicae (Harmel et al., 2008b).
4. Salives et insectes piqueurs : de
nouveaux enjeux
La majorité de nos connaissances sur les protéines
salivaires d’insectes proviennent des moustiques.
La constitution de banques d’ADNc de leurs GS
a conduit à l’identification de protéines qui ont un
rôle majeur pour l’insecte. Bien que les moustiques
soient hématophages, ils présentent des similarités
dans leur mode de nutrition avec les pucerons. Ces
sérieux ectoparasites ont développé des stratégies
leur permettant de traverser la peau de leur hôte et de
prélever son sang. Les moustiques injectent dans leur
hôte une salive qui permet de moduler les réponses
immunitaires et de favoriser l’ingestion de sang grâce à
des anticoagulants, des vasodilatateurs, des inhibiteurs
d’agrégation des plaquettes (Valenzuela et al., 2002).
La stratégie des pucerons, insectes également munis de
pièces buccales de type piqueur-suceur en est proche.
La comparaison ne s’arrête pas là : les dégâts directs
provoqués par le moustique et le puceron sont limités
(pertes de sang et de sève, respectivement), alors que
leurs dégâts indirects (transmission de pathogènes)
sont fortement dommageables pour leur hôte.
Les travaux portant sur le protéome et le transcriptome
des GS de plusieurs espèces de moustiques
sont nombreux (Francischetti et al., 2002 ; Valenzuela
et al., 2002 ; 2003 ; Ribeiro et al., 2004 ; 2007 ; Arcà
et al., 2005 ; 2007 ; Calvo et al., 2008). Rechercher
la fonction des protéines salivaires est primordial.
Disposer de banques de données contenant des
séquences entières de transcrits et de protéines est
nécessaire pour associer une fonction à ces protéines,
produire des protéines recombinantes d’intérêt, étudier
leurs structures et propriétés, les inactiver par ARNi,
vérifier leur rôle et développer des stratégies visant
à les bloquer. De telles études chez le puceron n’ont
été initiées qu’assez récemment. Le fossé qui existe
entre les connaissances accumulées sur la salive des
moustiques et celles des pucerons est encore important.
Les études menées sur moustiques doivent servir de
modèle à celles qui doivent être conduites sur pucerons.
Ainsi, l’analyse du transcriptome des GS d’individus
femelles d’une espèce de moustiques non hématophages
a permis d’identifier des protéines de fonction au
préalable inconnue comme étant uniquement associées
à l’assimilation des sucres (Calvo et al., 2008). La
même démarche doit être appliquée à l’étude de SO
des pucerons. Parmi les diverses possibilités d’étude,
des espèces présentant des comportements alimentaires
nuancés doivent être investiguées afin de pouvoir
associer des fonctions aux protéines identifiées. Une
autre possibilité serait d’étudier le protéome salivaire
d’une espèce de puceron en relation avec la plante sur
laquelle il est élevé ou encore vérifier si les protéomes
salivaires de pucerons asymbiotiques et symbiotiques
sont identiques (Harmel et al., en préparation). Enfin,
l’utilisation de la technique de l’ARNi permettra de
vérifier le rôle des protéines préalablement identifiées
pour autant qu’un phénotype visible soit associé à
l’inhibition de l’expression de la protéine étudiée
(Reeck, communication personnelle).
Des études récentes portant sur le transcriptome
et le protéome de la salive et des GS de pucerons
ont permis de se rendre compte que la diversité des
protéines salivaires et de leurs cibles était plus élevée
que ce l’on ne pensait (Mutti et al., 2006 ; 2008 ; Will
et al., 2007 ; Harmel et al., 2008b ; Carolan et al., 2009).
La découverte et la compréhension des interactions
biochimiques entre les constituants salivaires de
l’insecte et les cibles de l’hôte sont donc d’un grand
intérêt tant d’un point de vue fondamental qu’appliqué.
La valorisation des résultats devra être envisagée
en tenant compte du rôle bénéfique ou défavorable
de l’éliciteur identifié envers la plante. Si le seul
éliciteur présent dans la salive du puceron réduit les
défenses végétales, il faudra l’inhiber pour lutter
contre l’insecte. De la sorte, l’insecte ne parviendra
pas à manipuler les défenses de la plante et à les
détourner à son avantage. C’est pourquoi connaitre le
rôle de l’éliciteur, ses effets sur la plante et les voies
métaboliques qu’il induit est primordial. Si un éliciteur
induisant positivement les défenses de la plante est
identifié, deux approches complémentaires pourront
être combinées : l’application d’une formulation de
protéines élicitrices des défenses végétales sur les
espèces cultivées et la production de variétés végétales
transgéniques exprimant la protéine élicitrice de
défense après transfert du gène d’intérêt. Dans ce cas,
la plante traitée ou exprimant la protéine élicitrice
développera les mécanismes de défense végétale et

376 Biotechnol. Agron. Soc. Environ. 2010 14(2), 369-378 Harmel N., Haubruge é. & Francis F.
sera protégée préventivement des attaques de ravageurs
dans le respect de l’environnement et en toute sécurité
pour les organismes non cibles, dont l’homme.
En outre, compte tenu du fait que certains composés
salivaires induisent des défenses naturelles de leur
hôte, le développement de bio-insecticides basés sur
ce principe semble être une alternative séduisante aux
méthodes de contrôle actuellement disponibles.
Abréviations
ADN : acide désoxyribonucléique
ARNi : acide ribonucléique interférence
COV : composé organique volatile
GOX : glucose oxydase
GS : glande salivaire
SO : sécrétion orale
Remerciements
Nicolas Harmel est financé par une bourse des Fonds
pour la formation à la Recherche dans l’Industrie et dans
l’Agriculture (FRIA).
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